Микробиологи долгое время полагали, что вирусы не могут обладать своей собственной иммунной системой, так как являются примитивными частицами, состоящими из ДНК и РНК. Если бы они имели в своём арсенале подобный инструмент, то могли бы быстро приспосабливаться к разнообразным и постоянно изменяющимся условиям окружающей среды.
Однако новое исследование учёных из университета Тафтса показало, что вирусы бактериофаги (или для краткости фаги) могут воровать иммунную систему у своих хозяев — бактерий вида Vibrio cholera, вызывающих эпидемии холеры среди людей. Напомним, что бактериофаги “охотятся” исключительно на бактерии, причём каждый вид на свой собственный тип микроорганизмов.
Ведущий автор исследования Кимберли Сид (Kimberley Seed) изучала образцы ДНК фагов, собранные у людей, заболевших холерой в Бангладеш. (Фаги не вредят человеку, поэтому учёных интересовал их вклад в происходящее.) Анализ показал, что вирусы обладают генами, отвечающими за функционирование иммунной системы у бактерий и некоторых археев (отдельного домена одноклеточных организмов).
Дальнейшее разбирательство выявило то самое воровство полностью функционирующей и способной к адаптации иммунной системы.
Чтобы проверить свои выводы, учёные создали штамм фагов, не имеющих иммунной системы, а затем заразили ими штамм холерного вибриона, который обладал естественной устойчивостью к бактериофагам. Как и следовало ожидать, вирусам не удалось убить микроорганизмы.
Во второй части этого проверочного эксперимента исследователи заразили бактерии фагами с иммунитетом, способным адаптироваться. Вирусы быстро приспособились к защите врага и уничтожили холеру.
Таким образом учёные выяснили, что бактериофаги используют новый “инструмент” для упрощения нападения на свою потенциальную жертву. Частицы обращают оружие против врага, лишая бактерии возможности сопротивляться проникновению вируса в клетку. В результате микроорганизм погибает, а вирус размножается, порождая потомство, способное убить ещё больше бактерий.
Исследователи выяснили, что вирусы получают гены чужой иммунной системы в процессе размножения, когда внутри поражённой клетки-хозяина создаются множественные копии генома вируса. Таким образом, между фагом и бактерией происходит серьёзный перенос генов.
Удивительное открытие вновь заставило учёных задуматься, не являются ли вирусы своего рода живыми существами. “Вирусы обладают своим собственным сложным геномом, они воспроизводят себя и эволюционируют”, — рассказывает профессор Эндрю Камилли (Andrew Camilli), руководитель лаборатории, в которой работает Сид.
Однако публикация полученных результатов отнюдь не означает, что нам в ближайшее время стоит ожидать какого-то глобального пересмотра биологической классификации.
Куда важнее для человека возможное применение обнаруженного явления в медицине. “Почти все бактерии можно заразить фагами, примерно половина известных науке бактерий обладает такой адаптивной иммунной системой, которая помогает им бороться прежде всего с фагами”, — говорит Сид в пресс-релизе университета.
Это означает, что теперь “продвинутые” фаги можно будет использовать для лечения бактериальных инфекций, например, таких, которые невозможно побороть современными антибиотиками. Так как в этом случае вирус (напомним: способный поразить только бактерию) выступает на стороне человека, бояться его не стоит.
В своей статье, вышедшей в журнале Nature, исследователи подчёркивают, что иммунная система человека и других млекопитающих слишком сложна и закодирована в больших отрезках ДНК. “Вирусу будет очень сложно, если вообще возможно, забрать себе такое количество генетического материала”, — поясняет Камилли.
Ранее команда Эндрю попробовала вылечить при помощи вирусов больных холерой мышей, опыты прошли успешно. Тем не менее, клинические испытания такой терапии на людях пока проводить рано. Исследователи не до конца разобрались в том, как фаги “обезоруживают” холерный вибрион, а значит, не смогут с уверенностью утверждать, что бактерии рано или поздно не выработают защиту от такого нападения.
